Weniger Kabel, mehr Komfort

Wenn Kinder zur Schlafuntersuchung in ein Schlaflabor kommen, ist die größte Hürde oft nicht die Diagnose selbst, sondern der Weg dorthin: Elektroden auf der Kopfhaut, Sensoren an Brust und Bauch, ein Fühler unter der Nase. Genau hier setzt eine Forschungskooperation der Kinderklinik St. Marien mit der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut an. Ziel ist es, im Rahmen eines Forschungsprojekts zu erproben, wie die Polysomnographie (Schlaflaboruntersuchung) bei Kindern künftig in Teilen berührungslos durchgeführt und die Auswertung der Schlafdaten KI-gestützt erfolgen kann.

Pro Jahr werden in der Kinderklinik St. Marien rund 550 Polysomnographien, 80 Schlaf-EEGs und 80 Polygraphien (vereinfachte Schlafuntersuchungen ohne Messung der Schlafstadien und der Hirnströme) durchgeführt. Das Kinderschlaflabor ist durch die Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) akkreditiert und verfügt über vier speziell für Kinder ausgestattete Plätze. Es ist das drittgrößte Labor dieser Art in Deutschland. Es werden dort Schlafstörungen bei Säuglingen, Kindern und Jugendlichen diagnostiziert und behandelt – von schlafbezogenen Atmungsstörungen über Einschlaf- und Durchschlafprobleme bis hin zu nächtlichen Bewegungsstörungen.

An der Hochschule Landshut läuft seit 2024 das vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst mit 714.977 Euro geförderte Forschungsprojekt „INMOTION – Innovative Motion Tracking Technologies for Medical Applications“ (Laufzeit 2024–2028). Das von den Professorinnen und Professoren Auer, Breidenassel, Kromer und Remmele initiierte interdisziplinäre Projekt vereint Expertise aus Medizintechnik, Künstlicher Intelligenz und Sensordatenverarbeitung. In einem Teilprojekt forscht Matthias Jahn als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Erfassung von Vitalparametern mittels Radar, Tiefensensoren und Mikrofonen. Zur Bereinigung von Bewegungsartefakten kommen dabei Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) zum Einsatz. Genau dieses Anwendungsfeld wird bei der berührungslosen Schlafdiagnostik im Schlaflabor der Kinderklinik getestet.

„Die Polysomnographie, die aktuell an viele Messelektroden am Körper gebunden ist, gilt als Goldstandard der Schlafuntersuchungen, da sie zeitgleich bis zu 18 Vitalparameter erfassen kann. Aber eben diese Kabel bringen auch einen störenden Effekt mit sich. Somit wäre die Entwicklung einer Messmethode, die mit weniger Sensoren direkt am Körper von Kindern ebenso aussagekräftige Daten liefert, ein großer Gewinn. Von einer solchen Technologie profitieren am Ende vor allem die Kinder.“, so Oberärztin Dorit Aschmann-Mühlhans, die Leiterin des Schlaflabors in der Landshuter Kinderklinik.

„Was wir hier entwickeln, ist ein berührungsloses Messsystem, das verschiedene Sensortechnologien kombiniert. Ein Radarsensor erfasst aus einigen Metern Entfernung kleinste Bewegungen des Brustkorbs, die durch Atmung und Herzschlag entstehen. Ein Tiefensensor ergänzt das System, indem er Körperhaltung und größere Bewegungen des schlafenden Kindes aufnimmt – ganz ohne Körperkontakt.“, erklärt Andreas Breidenassel, Professor für Medizinische Gerätetechnik und Ansprechpartner seitens der HAW Landshut. „Die eigentliche Herausforderung liegt in der Auswertung: Künstliche Intelligenz soll es ermöglichen, aus diesen von Bewegungen überlagerten Signalen zuverlässig Atemfrequenz und Herzschlag herauszulesen – bei einem Säugling genauso wie bei einem Teenager.“

Nach dem Start an der Kinderklinik Anfang 2026 läuft die Studie dort nun parallel zu den regulären Polysomnographien. Eine deutschlandweite Erhebung der Daten ist geplant. Zudem ist die Kinderklinik im Austausch mit anderen Kinderschlaflaboren zum Aufbau einer gemeinsamen Datenbank – insbesondere für die KI-Auswertung.

Die internationale Schlafforschung arbeitet an ähnlichen Ansätzen: In Fachpublikationen werden KI-gestützte Systeme zur kontaktlosen Atemüberwachung aktuell vor allem bei Erwachsenen untersucht und mit der klassischen Polysomnographie verglichen. Die weitere Entwicklung von Messtechnik und KI-getriebenen Auswertungen im und für das Kindesalter auf dem Boden von gut standardisierter Daten wird in den nächsten Jahren einen essentieller Bestandteil auch in der pädiatrischen Schlafforschung werden. Dazu kann die Arbeit im Kinderschlaflabor Landshut einen Beitrag leisten.